"O uso de fibras ópticas em aplicações médicas tem evoluído bastante desde as aplicações pioneiras do Fiberscope, onde um feixe de fibras de vidro servia basicamente para iluminar e observar um órgão no interior do corpo humano. Hoje em dia, tem-se uma variedade de aplicações de sistemas sensores com fibras ópticas em diagnóstico e cirurgia. Inseridos através de cateteres ou subcutaneamente, sensores de fibras ópticas miniaturizados permitem monitorar funções biológicas internas dos pacientes. Estes sensores, que podem permanecer aplicados no paciente durante um longo tempo, permitem testar e acompanhar processos biológicos em tempo real, de vital importância, por exemplo, em cirurgias. Além dos sensores acima descritos, as fibras ópticas têm sido utilizadas como instrumentos cirúrgicos (cateteres), por exemplo, monitorando e controlando com precisão a limpeza de artérias cardiovasculares ou a destruição de tumores".
[Adaptado de http://www.lucalm.hpg.ig.com.br/mat_esp/aplic_med/medicina.htm]
O fato de a luz dentro da fibra ótica percorrer uma distância muito grande sem ser absorvida ou dispersada pode ser explicado pela reflexão interna total (ver figura abaixo).
Analise as afirmações abaixo sobre esse fenômeno:
I) A reflexão interna total só é possível porque, quando a luz vai de um meio menos refringente para um meio mais refringente, o raio de luz se afasta da normal e quando o ângulo limite é atingido a refração se torna uma reflexão total.
II) A reflexão interna total só é possível porque, quando a luz vai de um meio mais refringente para um meio menos refringente, o raio de luz se afasta da normal e quando o ângulo limite é atingido a refração se torna uma reflexão total.
III) Quando a luz vai do meio 1 para o meio 2, o ângulo limite da reflexão total pode ser calculado através da Lei de Snell $n_1\,\text{sen}(\theta_1)=n_2\,\text{sen}(\theta_2)$, sendo $n_1$ e $n_2$ os índices de refração dos meios, $\theta_1$ o ângulo de incidência e $\theta_2=90^\circ$ o ângulo de refração.
IV) Quando a luz vai do meio 1 para o meio 2, o ângulo limite da reflexão total pode ser calculado através da Lei de Snell $v_2\,\text{sen}(\theta_1)=v_1\,\text{sen}(\theta_2)$, sendo $v_1$ e $v_2$ as velocidades da luz nos meios, $\theta_1$ o ângulo de incidência e $\theta_2=90^\circ$ o ângulo de refração.
Em relação às alternativas podemos afirmar que:
A)Todas estão corretas;
B)Somente I e III estão corretas;
C)Somente II e IV estão corretas;
D)Somente II, III, IV estão corretas;
E)Todas estão erradas.
ResoluçãoI é falsa: ao passar para um meio mais refringente a luz se aproxima da normal, e não há reflexão total.
II é verdadeira: do meio mais refringente para o menos refringente o raio se afasta da normal; no ângulo limite o ângulo refratado vale $90^\circ$ e, acima dele, toda a luz é refletida.
III é verdadeira: com $\theta_2=90^\circ$, $n_1\,\text{sen}\,\theta_1=n_2$, ou seja, $\text{sen}\,\theta_L=\dfrac{n_2}{n_1}$.
IV é verdadeira: como $n=\dfrac cv$, $\dfrac{c}{v_1}\text{sen}\,\theta_1=\dfrac{c}{v_2}\text{sen}\,\theta_2$, que dá $v_2\,\text{sen}\,\theta_1=v_1\,\text{sen}\,\theta_2$.
Ficam corretas II, III e IV.
